ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
15
В качестве зеркал резонатора применяются брэгговские решетки,
создаваемые на краях активного волновода. Коэффициент отражения
«
глухого» зеркала на длине волны иттербиевого лазера достигает
99 %,
выходным зеркалом часто является торец волновода. Брэггов-
ские решетки представляют собой периодическое изменение показа-
теля преломления в материале активного волновода. Хотя амплитуда
изменения показателя преломления мала, в результате фазированного
сложения слабых волн возникает значительное суммарное отраже-
ние. При этом условие фазированности отраженных волн обеспечи-
вается выполнением условия Брэгга для генерируемой длины волны
излучения, падающего на периодическую решетку показателя пре-
ломления (фазовую решетку). Такие решетки создаются в поле ин-
терферирующего ультрафиолетового излучения, под воздействием
которого происходит необратимое увеличение показателя преломле-
ния в активной среде, для чего в среду вносят специальные примеси.
Активная среда волоконных лазеров представляет собой световод
диаметром 20…50 мкм из стекла, допированного иттербием (
λ
=
= 1 080 нм) или эрбием и иттербием (
λ
= 1 565 нм). Световод окружен
двумя прозрачными (стеклянными) оболочками — волноводом для из-
лучения накачки, поступающего по всей внешней поверхности оболоч-
ки от диодных лазерных линеек.
Основные преимущества волоконных лазеров:
1.
Полное отсутствие малоресурсных элементов. По данным НТО
«
ИРЭ-Полюс», ресурс диодов накачки составляет не менее 50 000 ч.
2.
Низковольтная конструкция, в лазере нет напряжений более 24 В.
3.
Отсутствует оптический тракт передачи излучения рабочей го-
ловке, излучение передается по оптическому кабелю длиной 10…200 м.
4.
Высокий КПД — 22…25 %, что более чем в 2 раза выше КПД
СО
2
-
лазеров и в 7—10 раз выше КПД твердотельных лазеров.
5.
Удивительная компактность лазера, особенно по сравнению с
СО
2
-
лазерами.
6.
Длина волны излучения 1,07 мкм близка к длине волны излу-
чения YAG-лазеров, для фокусировки может быть использована
классическая стеклянная и кварцевая оптика.
В первых лазерах (рис. 4,
а
)
проводилась накачка с торца волок-
на, а усиление осуществлялось за счет многократного переотражения
света в волокне большой длины (до 50 м). Для увеличения мощности
волоконных лазеров используют многомодовую активированную
накачку сбоку и резонатор, представляющий собой зеркала на торцах
волокна длиной до 100 м, скрученного в бухту (рис. 4,
б
).
В мощных лазерах применяют трехслойное стеклянное волокно,
активированное редкоземельными элементами. Волоконный лазер,
используемый для технологических целей, должен иметь мощность
100
Вт …4—6 кВт и более. Такие лазеры создаются путем набора
мощности излучения от нескольких лазеров с меньшей мощностью.
На рис. 5 приведена схема мощного волоконного лазера.